KaydedilenlerDerginizi ekleyin

Dergiler / Dokuz Eylül Üniversitesi Mühendislik Fakültesi Fen ve Mühendislik Dergisi / 2020 / Cilt: 22 Sayı: 66

Sıcak Plaka Kaynak Yöntemi ile Birleştirilmiş Benzer ve Benzer Olmayan Alçak Yoğunluklu Polietilen (AYPE) Bağlantıların Mekanik Özelliklerinin Karşılaştırmalı Olarak Araştırılması

Comparative Investigation of Mechanical Properties of Similar and Dissimilar Low Density Polyethylene (LDPE) Welds Joined with Hot Plate Welding Method

Nahit Öztoprak(DOKUZ EYLÜL ÜNİVERSİTESİ)0000-0003-1132-8768
Sayfa
861–874
Yayın Tarihi
2020-09-22
🏛️Bu makalenin bibliyografik verileri ve tam metin bağlantısı DergiPark üzerinden sağlanmıştır.
DergiPark Kaydı ↗
✨

Yapay Zeka Hızlı Bakış & Çıkarımlar

AI Insight
⚡ TL;DR(1 Cümlede Hızlı Çıkarım)

İlaveten, benzer olmayan kaynak bağlantılarında benzer bağlantılara göre çarpma enerjisinin büyük ölçüde arttığı belirlenmiştir.

📌 3 Maddede Bu Makale

🎯
Amaç & Hipotez:Polimerlerin kullanımıyla ilgili endüstriyel talepler ve dolayısıyla daha güvenilir birleştirme teknikleri arayışı giderek artmaktadır.
📊
Temel Bulgular & Veri:Araştırmada, benzer ve farklı polietilen sınıfları birbirleri ile birleştirilerek, bağlantıların mekanik özellikleri, çekme dayanımı ve çarpma davranışları açısından incelenmiştir.
💡
Sonuç & Katkı:İlaveten, benzer olmayan kaynak bağlantılarında benzer bağlantılara göre çarpma enerjisinin büyük ölçüde arttığı belirlenmiştir.
🔬Tür:Araştırma Makalesi
📍Kapsam:Genişletilmiş Akademik Örneklem
⚙️Değişkenler:Sıcak plaka kaynağı · Düşük yoğunluklu polietilen · Yüksek yoğunluklu polietilen

Özet

Polimerlerin kullanımıyla ilgili endüstriyel talepler ve dolayısıyla daha güvenilir birleştirme teknikleri arayışı giderek artmaktadır. Termoplastikleri birleştirmek için en basit ve ekonomik yöntemlerden biri olan Sıcak Plaka Kaynağı (SPK) kullanımının güçlü bağlantılar ürettiği bilinmektedir. Bu çalışma, Alçak Yoğunluklu Polietilen (AYPE) malzeme ile Yüksek Yoğunluklu Polietilen (YYPE) malzemenin uygun parametreler eşliğinde SPK yöntemi kullanılarak, güvenilir biçimde birleştirilmesinin mümkün olduğunu ortaya koymaktadır. Araştırmada, benzer ve farklı polietilen sınıfları birbirleri ile birleştirilerek, bağlantıların mekanik özellikleri, çekme dayanımı ve çarpma davranışları açısından incelenmiştir. Elde edilen sonuçlar ana malzemeler ve bağlantıların kendi arasında karşılaştırılmıştır. Çekme deneyleri sonrası bağlantıların kırılma yüzeyleri de irdelenmiştir. Buna göre, AYPE malzemeler YYPE malzemeler ile birleştirilerek, AYPE malzemelerin kendi aralarındaki kaynak işlemine göre daha üstün çekme dayanımı ve şekil değiştirme davranışı elde edilmiştir. İlaveten, benzer olmayan kaynak bağlantılarında benzer bağlantılara göre çarpma enerjisinin büyük ölçüde arttığı belirlenmiştir.

Abstract

Industrial demands of utilizing polymers and therefore, the search for more reliable joining techniques is gradually increasing. The use of Hot Plate Welding (HPW), which is one of the simplest and most economical methods of joining thermoplastics, is known to manufacture strong joints. This study reveals that it is possible to join LDPE and HDPE snugly using HPW method with appropriate parameters. In the research, similar and dissimilar polyethylene classes are joined with each other and mechanical properties of the joints are examined in terms of the tensile strength and impact behaviors. Obtained results are compared considering the base materials themselves and between the joints. After the tensile tests, fracture surfaces of the joints are also scrutinized. Accordingly, LDPE are joined with HDPE, resulting in superior tensile strength and deformation behavior compared to the welding process of LDPE materials among themselves. Additionally, it has been reported that the impact energy significantly increases in dissimilar welds in comparison to the similar welds.

🔖

Bu Makaleye Atıf Yap

Öztoprak, N. (2020). Sıcak Plaka Kaynak Yöntemi ile Birleştirilmiş Benzer ve Benzer Olmayan Alçak Yoğunluklu Polietilen (AYPE) Bağlantıların Mekanik Özelliklerinin Karşılaştırmalı Olarak Araştırılması. Dokuz Eylül Üniversitesi Mühendislik Fakültesi Fen ve Mühendislik Dergisi, Cilt: 22 Sayı: 66, 861–874. https://doi.org/10.21205/deufmd.2020226620

📄 Tam Metin PDF Okuyucu

📄

PDF görüntüleyici hazırlanıyor...

Kaynakça (43)

  1. Kiszka, A., Lomozik, M. 2013. Vibration welding of high density polyethylene HDPE – purpose, application, welding technology and quality of joints, Kovove Materialy, Cilt. 51, s. 63-70. DOI: 10.4149/km_2013_1_63
  2. Amanat, N., James, N.L., McKenzie, D.R. 2010. Welding methods for joining thermoplastic polymers for the hermeticenclosure of medical devices, Medical Engineering & Physics, Cilt. 32, s. 690-699. DOI: 10.1016/j.medengphy.2010.04.011
  3. Mubarak, Y.A., Abdulsamad, R.T. 2019. Thermal properties and degradability of low density polyethylene microcrystalline cellulose composites, Journal of Thermoplastic Composite Materials, Cilt. 32, s. 487-500. DOI: 10.1177/0892705718766387
  4. Moreno, M.M., ve ark. 2018. Mechanical and thermal properties of friction-stir welded joints of high density polyethylene using a non-rotational shoulder tool, The International Journal of Advanced Manufacturing Technology, Cilt. 97, s. 2489–2499. DOI: 10.1007/s00170-018-2102-y
  5. Rojas, K., ve ark. 2019. Effective antimicrobial materials based on low-density polyethylene (LDPE) with zinc oxide (ZnO) nanoparticles, Composites Part B, Cilt. 172, s. 173-178. DOI: 10.1016/j.compositesb.2019.05.054
  6. Charitos, I., Georgousis, G., Kontou, E. 2019. Preparation and Thermomechanical Characterization of Metallocene Linear Low-Density Polyethylene/Carbon Nanotube Nanocomposites, Polymer Composites, Cilt. 40, s. E1263-E1273. DOI: 10.1002/pc.24961
  7. Liang, J-Z. 2019. Melt spinning flow behaviour of high-density polyethylene blended with low-density polyethylene, Plastics, Rubber and Composites, Cilt. 48, s. 256-262. DOI: 10.1080/14658011.2019.1603026
  8. Siddique, S., ve ark. 2019. Structural and thermal degradation behaviour of reclaimed clay nano-reinforced low-density polyethylene nanocomposites, Journal of Polymer Research, Cilt. 26, s. 1-14. DOI: 10.1007/s10965-019-1802-9
  9. Zia, J., Paul, U.C., Heredia-Guerrero, J.A., Athanassiou, A., Fragouli, D. 2019. Low-density polyethylene/curcumin melt extruded composites with enhanced water vapor barrier and antioxidant properties for active food packaging, Polymer, Cilt. 175, s. 137-145. DOI: 10.1016/j.polymer.2019.05.012
  10. Chavan, S., Gumtapure, V., Peruma, D.A. 2019. Characterization of linear low-density polyethylene with graphene as thermal energy storage material, Materials Research Express, Cilt. 6, 065511. DOI: 10.1088/2053-1591/ab0e36
  11. Azizi, S., Ouellet-Plamondon, C.M., Nguyen-Tri, P., Fréchette, M., David, E. 2019. Electrical, thermal and rheological properties of low-density polyethylene/ethylene vinyl acetate/graphene-like composite, Composites Part B, Cilt. 177, 107288. DOI: 10.1016/j.compositesb.2019.107288
  12. Sabet, M., Soleimani, H. 2019. Broad studies of graphene and low-density polyethylene composites, Journal of Elastomers & Plastics, Cilt. 51, s. 527-561. DOI: 10.1177/0095244318802608
  13. Guichard, B., ve ark. 2019. Effect of a Post-Annealing Process on Microstructure and Mechanical Properties of High-Density Polyethylene/Silica Nanocomposites, Journal of Polymer Science, Part B: Polymer Physics, Cilt. 57, s. 535-546. DOI: 10.1002/polb.24809
  14. Zhang, Q., Khan, M.U., Lin, X., Cai, H., Lei, H. 2019. Temperature varied biochar as a reinforcing filler for high-density polyethylene composites, Composites Part B, Cilt. 175, 107151. DOI: 10.1016/j.compositesb.2019.107151
  15. Durmus, A., Ercan, N., Alanalp, M.B., Gökkurt, T., Aydin, I. 2019. Effects of Liquid Crystal Polymer and Organoclay Addition onthe Physical Properties of High-Density Polyethylene Films, Polymer Engineering and Science, Cilt. 59, s. 1344-1353. DOI: 10.1002/pen.25117
  16. Fairbrother, A., ve ark. 2019. Temperature and light intensity effects on photodegradation of high-density polyethylene, Polymer Degradation and Stability, Cilt. 165, s. 153-160. DOI: 10.1016/j.polymdegradstab.2019.05.002
  17. Liu, Y., Shao, X., Huang, J., Li, H. 2019. Flame sprayed environmentally friendly high density polyethylene (HDPE)–capsaicin composite coatings for marine antifouling applications, Materials Letters, Cilt. 238, s. 46-50. DOI: 10.1016/j.matlet.2018.11.144
  18. Zhang, Q., ve ark. 2017. The Dynamic Mechanical Analysis of Highly Filled Rice Husk Biochar/High-Density Polyethylene Composites, Polymers, Cilt. 9, 628, s. 1-10. DOI: 10.3390/polym9110628
  19. Bucknall, C.B., Drinkwater, I.C., Smith, G.R. 1980. Hot plate welding of plastics: Factors affecting weld strength, Polymer Engineerıng and Science, Cilt. 20, s. 432-440. DOI: 10.1002/pen.760200609
  20. Yousefpour, A., Hojjati, M., Immarigeon, J-P. 2004. Fusion Bonding/Welding of Thermoplastic Composites, Journal of Thermoplastic Composite Materials, Cilt. 17, s. 303-341. DOI: 10.1177/0892705704045187
  21. Friedrich, N., Hoffschlag, R., Schöppner, V., Schnieders, J., Gövert, S. 2012. Cycle Time Reduction by Forced Air Cooling For Hot Plate Welding, Welding in The World, Cilt. 56, s. 101-107. DOI: 10.1007/BF03321340
  22. da Costa, A.P., Botelho, E.C., Costa, M.L., Narita, N.E., Tarpani, J.R. 2012. A Review of Welding Technologies for Thermoplastic Composites in Aerospace Applications, Journal of Aerospace Technology and Management, Cilt. 4, s. 255-265. DOI: 10.5028/jatm.2012.04033912
  23. Birley, A.W., Buxton, R. 1989. The hot plate welding of high-density polyethylene, Polymer Testing, Cilt. 8, s. 277-287. DOI: 10.1016/0142-9418(88)90029-3
  24. Ülker, A., Kocatüfek, U.E., Sayer, S., Yeni, Ç. 2015. Application of the Taguchi method for the optimization of the strength of polyamide 6 composite hot plate welds, Materials Testing, Cilt. 57, s. 531-542. DOI: 10.3139/120.110741
  25. Tariq, F., Naz, N., Khan, M.A., Baloch, R.A. 2012. Failure Analysis of High Density Polyethylene Butt Weld Joint, Journal of Failure Analysis and Prevention, Cilt. 12, s. 168-180. DOI: 10.1007/s11668-011-9536-y
  26. Nonhof, C.J. 1996. Optimization of Hot Plate Welding for Series and Mass Production, Polymer Engineering and Science, Cilt. 36, s. 1184-1195. DOI: 10.1002/pen.10512
  27. Nieh, J-Y., Lee, L.J. 1998. Hot Plate Welding of Polypropylene. Part I: Crystallization Kinetics, Polymer Engineering and Science, Cilt. 38, s. 1121-1132. DOI: 10.1002/pen.10279
  28. Nieh, J-Y., Ni, J., Lee, L.J. 1998. Hot plate welding of polypropylene. Part II: Process simulation, Polymer Engineering and Science, Cilt. 38, s. 1133-1141. DOI: 10.1002/pen.10280
  29. Oliveira, M.J., Bernardo, C.A., Hemsley, D.A. 2001. Morphology and mechanical behavior of polypropylene hot plate welds, Polymer Engineering and Science, Cilt. 41, s. 1913-1922. DOI: 10.1002/pen.10888
  30. Taşkıran, E., Sayer, S., Özes, Ç., Yeni, Ç. 2015. Effect of process parameters and talc ratio on hot plate welding of polypropylene, Materialwissenschaft und Werkstofftechnik, Cilt. 46, s. 860-872. DOI: 10.1002/mawe.201500438
  31. Stokes, V.K. 1998. Experiments on the hot-tool welding of three dissimilar thermoplastics, Polymer, Cilt. 39, s. 2469-2477. DOI: 10.1016/S0032-3861(97)00569-7
  32. TS EN ISO 294-1(2018): Plastikler - Termoplastik malzemelerden enjeksiyon kalıplama ile deney parçalarının hazırlanması - Bölüm 1: Genel prensipler ve çok amaçlı çubuk deney parçalarının kalıplanması.
  33. https://app.petkim.com.tr/web/urun/File.ashx?fn=UR.12-BF-U1213&l=tr&fl=urunler (Erişim Tarihi: 13.12.2019).
  34. https://app.petkim.com.tr/web/urun/File.ashx?fn=UR.15-BF-U40203&l=tr&fl=urunler (Erişim Tarihi: 13.12.2019).
  35. Ehrenstein, G.W. 2004. Handbuch Kunststoff-Verbindungstechnik. Hanser. München, 710s.
  36. Mahmoud, M.E., ve ark. 2019. Design and testing of high‐density polyethylene nanocomposites filled with lead oxide micro‐ and nano‐particles: Mechanical, thermal, and morphological properties, Journal of Applied Polymer Science, Cilt. 136, 47812, s. 1-11. DOI: 10.1002/app.47812
  37. Addiego, F., ve ark. 2011. Quantification of Cavitation in Neat and Calcium Carbonate-Filled High-Density Polyethylene Subjected to Tension, Journal of Engineering Materials and Technology, Cilt. 133, 030904, s. 1-7. DOI: 10.1115/1.4004046
  38. Lushcheikin, G.A. 2017. Modelling the impact strength of polymeric materials, International Polymer Science and Technology, Cilt. 44, s. 27-32. DOI: 10.1177/0307174X1704401006
  39. https://www.curbellplastics.com/Research-Solutions/Plastic-Properties/HDPE-vs-LDPE (Erişim Tarihi: 24.01.2020).
  40. Nishimura, H., Narisawa, I. 1991. Evaluation of impact properties of butt-fusion-jointed medium-density polyethylene pipes for gas distribution, Polymer, Cilt. 32, s. 2199-2204. DOI: 10.1016/0032-3861(91)90046-L
  41. http://www.sdplastics.com/polyeth.html (Erişim Tarihi: 24.01.2020).
  42. Singh, G., Bhunia, H., Rajor, A., Choudhary, V. 2011. Thermal properties and degradation characteristics of polylactide, linear low density polyethylene, and their blends, Polymer Bulletin, Cilt. 66, s. 939–953. DOI: 10.1007/s00289-010-0367-x
  43. Brough, I., Haward, R.N., Healey, G., Wood, A. 2004. Scanning electron micrographs of high density polyethylene fracture surfaces, Polymer, Cilt. 45, s. 3115–3123. DOI:10.1016/j.polymer.2004.02.036